فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی‌ام شماره 3 (پیاپی 149، امرداد و شهریور 1396)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی‌ام شماره 3 (پیاپی 149، امرداد و شهریور 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/23
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مژگان میرزاطاهری، علی سلیمی، بهزاد صادقی* صفحات 183-196
    د ر سال های اخیر، استفاده از انواع شناساگرها به ویژه نوع رنگی آن، برای تشخیص زمان رسیدن میوه، تعیین زمان مناسب مصرف و نیز کاهش ضایعات محصولات کشاورزی ضروری شناخته شده است. در این پژوهش، از فیلم پلی اتیلن دارای نانو سیلیکا و محلول پتاسیم پرمنگنات، بسته نشانگر رنگی برای شناسایی گاز اتیلن آزاد شده از محصولات کشاورزی تهیه شد . بد ین منظور، آمیخته هایی از پلیمر LDPE و دو نوع نانوذرات سیلیکای آب دوست و آب گریز به طور مجزا در مقاد یر وزنی 2، 5 و %10 طی فرایند اختلاط مذاب تهیه شد ند . سپس آزمون های تراوایی گاز اکسیژن برای بررسی تراوایی فیلم، میکروسکوپی الکترونی پویشی برای بررسی پراکنش نانوذرات، گرماسنجی پویشی تفاضلی برای بررسی تغییرات بلورینگی پلیمر، شاخص جریان مذاب برای بررسی فرایند پذیری و کشش برای بررسی خواص مکانیکی نمونه فیلم ها انجام شد . نتایج تراوایی گاز نشان د اد ، نمونه دارای %5 وزنی سیلیکای آب دوست ضمن پراکنش مناسب و ایجاد ساختارهای خوشه ای، موجب بیشترین مقدار گازتراوایی (%95) شده است. وجود نانوذرات سیلیکا اثر درخور توجهی بر تغییر درصد بلورینگی پلیمر و نیز خواص مکانیکی فیلم پلیمری ند اشت. همچنین، نتایج شاخص جریان مذاب نیز بیانگر محد ود ه مناسب گرانروی آمیخته حین فرایند تولید فیلم پلیمری بود . با استفاده از فیلم پلی اتیلن با بیشینه تراوایی، نشانگرهای رنگی دارای شناساگر پرمنگنات پتاسیم تثبیت شده در پارچه تهیه شد . عملکرد نشانگرهای رنگی در مجاورت گاز اتیلن در دوره زمانی10 روز تغییر رنگ محسوسی را نشان می دهد که دوره زمانی مناسب برای مصرف میوه کیوی ارزیابی می شود .
    کلیدواژگان: بسته بندی هوشمند، پلی اتیلن، تراوایی، نانوسیلیکا، نشانگر رنگی
  • ملیحه مظاهریان، علی دشتی*، سیدمحمدمهدی مرتضوی، سعید احمدجو صفحات 197-205
    د ر پژوهش حاضر، اثرشرایط فرایند و اثر متقابل آن ها بر واکنش پذیری کاتالیزور در پلیمرشد ن 1-هگزن با استفاده از کاتالیزور زیگلر-ناتا (ZN) تجاری به شکل د ی n-بوتیل فتالات- TiCl4/MgCl2 بر اساس طراحی آزمون به روش سطح پاسخ (RSM) بررسی شد . اثر متغیرهای عملیاتی مختلف بر واکنش پذیری کاتالیزور با انجام آزمون های اولیه پلیمرشد ن 1- هگزن ارزیابی شد . از میان متغیرهای عملیاتی مختلف سه متغیر شامل غلظت مونومر، دمای پلیمرشد ن و نسبت مولی کمک کاتالیزور به کاتالیزور (Al/Ti) به عنوان پارامترهای اصلی موثر بر واکنش پذیری کاتالیزور برای پلیمرشد ن 1-هگزن د رنظرگرفته شد ند . مدل باکس-بنکن با سه پارامتر اصلی در سه سطح پاسخ برای هر پارامتر، به منظور ارتباط بین پارامترها به کار گرفته شد . پس از دست یابی به نتایج تجربی تکرارپذیر، تجزیه و تحلیل آماری داده های آزمون های انجام شده نشان د اد ، غلظت مونومر و نسبت مولی Al/Ti اثر قابل توجهی بر واکنش پذیری کاتالیزور د ارد . نتایج تجربی نشان د اد ، در دمای محیط با افزایش غلظت مونومر از مقدار 80mmol به مقدار 239.9mmol، واکنش پذیری کاتالیزور ZN مطالعه شده از 75.21gpoly(1-hexene)/gcat به مقدار 265.1gpoly(1-hexene)/gcat رسید . همچنین، با افزایش نسبت مولی Al/Ti از مقدار 45.9 به 136.8، واکنش پذیری کاتالیزور از 143.5gpoly(1-hexene)/gcat به 265.1gpoly(1-hexene)/gcat افزایش یافت. بیشینه واکنش پذیری کاتالیزور در دمای پلیمرشد ن حدود 25 درجه به دست آمد و با افزایش دمای پلیمرشد ن واکنش پذیری کاتالیزور کاهش یافت. براساس روش RSM، بهترین شرایط پلیمرشد ن برای دست یابی به بیشترین محصول د هی کاتالیزور مطالعه شده در دمای پلیمرشد ن حدود 35 درجه و نسبت مولی Al/Ti برابر 136.8 و غلظت مونومر برابر با 239.9mmol به دست آمد .
    کلیدواژگان: پلیمرشد ن 1-هگزن، طراحی آزمون، روش سطح پاسخ، کاتالیزور زیگلر-ناتا، پلی اولفین
  • محمدرضا منافی*، پدرام منافی، غلامرضا پیرچراغی صفحات 207-219
    نانولوله های کربن (CNT) دسته جدیدی از نانومواد هستند که به دلیل خواص منحصربه فرد آن ها مثل خواص الکتریکی و مکانیکی در کاربردهای مختلف اساسی مورد توجه واقع شده اند. هیدروژل های نانوکامپوزیتی، دسته نوینی از هیدروژل ها هستند که ساختار منحصربه فرد و استحکام مکانیکی زیادی دارند. همچنین در صنعت و پژوهش های علمی بسیار مورد توجه قرارگرفته اند. این دسته شامل پلیمر و نانوذرات غیرآلی مثل نانوخاک رس، نانولوله کربن، ذرات آهن و پراکسیدهای گرافن هستند که باید به شکل همگن در ماتریس پلیمری پراکنده شوند. پراکنه آبی نانوکامپوزیتی برپایه پلی (آکریل آمید-کو-آکریلیک اسید) و نانولوله کربن اصلاح شده، به روش پلیمرشدن درجای رادیکالی سنتز شد. آب جایگزین مناسبی به جای حلال های آلی سمی فرمامیدی برای ساخت پراکنه های آبی نانوکامپوزیتی CNT/ (AA-co-AMM)poly هستند. خواص رئولوژی نانوکامپوزیت ها، افزایش چشمگیری نسبت به کوپلیمر خالص نشان داد. برای پراکنش بهتر و برهم کنش مناسب نانوذرات با پایه پلیمری، نانولوله های کربن با اسید اصلاح شدند و گروه های هیدروکسیل وکربوکسیل روی آن ها نشانده شد. پس از مرحله اکسایش، از واکنش آمین دارکردن برای نشاندن گروه های آمیدی روی ذرات CNT استفاده شد. واکنش اصلاح سطح ذرات نانولوله کربن با روش های طیف سنجی های زیرقرمز تبدیل فوریه و رامان بررسی شد. برای بررسی پراکنش نانوذرات از طیف سنجی رامان و نیز برای تایید پیوند نانوذرات به پلیمر از طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه استفاده شد. سپس، بررسی رئولوژی شامل رفتار گرانروکشسانی نمونه ها، انتقال سل به ژل، روبش بسامد نوسانی دینامیکی و برش پایا انجام شد. درنهایت، سازوکار افزایش خواص رئولوژی (مدول و گرانروی) براساس ریزساختار پراکنش نانوذرات، تشکیل شبکه و نیز برهم کنش های سطحی بین زنجیرهای پلی آکریل آمید و نانوذرات CNT مشخص شد.
    کلیدواژگان: پلی(آکریل آمید-کو-آکریلیک اسید)، نانولوله کربن عامل دارشده، پلیمرشدن رادیکالی درجا، رئولوژی، آب
  • محمدرضا رستمی درونکلا* صفحات 221-233
    انواع د رشت مونومرها با شاخه های پلی اتیلن گلیکول از واکنش های استری شدن در شرایط مختلف سنتز شد ند . با استفاده از د رشت مونومرهای پلی اکسی اتیلن گلیکول آکریلات و متاکریلات سنتز شده با وزن مولکولی شاخه های پلی اتیلن گلیکول 3000g/mol - 600 و مونومرهای سد یم آکریلات، سد یم متاکریلات و سد یم مالئات، انواع پلیمرهای چهارتایی به عنوان ابرروان کننده ساخته شد . انواع ابرروان کننده ها از پلیمرشد ن راد یکال آزاد در محیط آبی و دمای 80-65 درجه سنتز شد ند . ساختار ابرروان کننده ها تحت تاثیر غلظت اجزای واکنش و شرایط پلیمرشد ن بود . ساختار پلیمرهای چهارتایی سنتز شده با روش های رزونانس مغناطیسی هسته هید روژن، طیف سنجی زیرقرمز تبد یل فوریه (FTIR) و رنگ نگاری ژل تراوایی شناسایی شد . کارایی ابرروان کننده ها با طول زنجیر اصلی، نوع و نسبت مولی مونومرها، نسبت مولی شاخه به یون و اندازه شاخه های متصل به زنجیر اصلی تغییر می کند . عوامل گفته شده روی محد ود یت شکل هند سی زنجیر، نحوه جذب و برهم کنش آن با ذرات سیمان اثر د ارد . بررسی اثر ساختار ابرروان کننده روی واکنش آبد ارشد ن سیمان با روش های FTIR، گرماوزن سنجی (TGA) و پراش پرتو Xو (XRD) انجام شد . با استفاده از روش FTIR، اثر ساختار ابرروان کننده مانند طول شاخه و نسبت مولی شاخه به یون بر ساختار ژل های کلسیم سیلیکات آبد ار، پلی سیلیکات و کلسیم هید روکسید تولید شده طی هفت روز آبد ارشد ن سیمان بررسی شد . نتایج XRD نشان د اد ، ساختار ابرروان کننده روی مقدار فاز آبد ار نشده و محصولات آبد ارشد ن سیمان اثر د ارد . با افزایش طول شاخه های پلی اتیلن گلیکول دمای تخریب ژل های کلسیم سیلیکات آبد ار و بلور های کلسیم هید روکسید کمی افزایش یافت. افزون بر این، اندازه بلور های کلسیم هید روکسید با اندازه شاخه ابرروان کننده تغییر یافت.
    کلیدواژگان: پلیمر چهارتایی، سنتز، ابرروان کنند ه، برهم کنش، ذرات میکرونی شده سیمان
  • سهیل داریوشی*، مجتبی صدیقی صفحات 235-245
    در این مقاله، قانون تماس بین ورق ساندویچی با هسته اسفنجی انعطاف پذیرو رویه کامپوزیتی با سمبه نیم کروی صلب با استفاده از روش تحلیلی- تجربی بررسی شد. به طور کلی، رابطه بین تغییرشکل و بار وارد شده به سازه به وسیله جسم خارجی، قانون تماس یا نفوذ نامیده می شود. در سازه های ساندویچی با توجه به انعطاف پذیری هسته و تفاوت زیاد مدول کشسانی بین رویه و هسته، به دست آوردن توزیع نیروی حاصل از تماس سمبه پیچیدگی های فراوانی دارد. در روش حاضر، با درنظرگرفتن رابطه توانی بین نیروی وارد شده به سازه و مقدار نفوذ سمبه، به همراه استفاده از نتایج تجربی حاصل از آزمون نفوذ بر سازه ساندویچی، توزیع نیرو محاسبه شده است. با توجه به توزیع نیروی به دست آمده و استفاده از حل مرتبه بالای سازه های ساندویچی، تغییرشکل ورق ساندویچی زیر بارگذاری ایستا (خمش) محاسبه شد. در این حل، رویه ها براساس فرض های نظری مرتبه اول برشی و هسته به شکل جسم سه بعدی که می تواند در راستای ضخامت فشرده شود، مدل سازی شدند. در بخش تجربی، ابتدا آزمون نفوذ و سپس آزمون خمش روی نمونه ها انجام شد. در آزمون نفوذ، نمونه ها با قرارگرفتن روی تکیه گاه صلب، بارگذاری شدند تا سازه تغییرشکل کلی نداشته باشد و مقدار جابه جایی نوک سمبه برابر با مقدار نفوذ باشد. در آزمون خمش، شرایط مرزی تکیه گاه ساده درنظر گرفته شد و نیرو به وسیله سمبه ای صلب نیم کروی در وسط ورق وارد شد. نمونه های ساندویچی بررسی شده دارای رویه های از جنس کامپوزیت شیشه-اپوکسی و هسته از جنس اسفنج استیرن-آکریلونیتریل بودند. مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی نشان داد، استفاده از توزیع نیروی به دست آمده می تواند موجب افزایش قابل توجه دقت پیش بینی نتایج برای محاسبه تغییرشکل سازه ساندویچی با هسته انعطاف پذیرتحت بارگذاری ایستا شود.
    کلیدواژگان: قانون تماس، ورق ساندویچی، نفوذ، کامپوزیت شیشه-اپوکسی، اسفنج آکریلو نیتریل
  • سانازگلی جوانبخت، علیرضا شاکری*، امیر زال نژاد صفحات 247-254
    به د لیل کاربرد فراوان پلی اتیلن اکسید (PEO) در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی، الکتریکی و د ارویی، بررسی و بهینه سازی خواص آن مد نظر پژوهشگران بود هاست. بهبود خواص این پلیمر با اصلاحات روی آن انجام می شود . از روش های اصلاح این پلیمر، افزود ن نانوذرات طبیعی و تهیه نانوکامپوزیت است. در این پژوهش، نانوکیتین از تعلیق %10 کیتین در آب به کمک ابرآسیاب مکانیکی تهیه و با میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) میانگین قطرنانوالیاف تهیه شده حدود 50nm مشخص شد . نانو کامپوزیت های برپایه پلی اتیلن اکسید شامل 1، 3 و %5 وزنی نانوکیتین براساس روش ریخته گری محلول با استفاده از حلال آب تهیه شد ند . نتایج آزمون گرماوزن سنجی (TGA) و تجزیه د ینامیکی مکانیکی گرمایی (DMTA) نشان د اد ، دمای تخریب و مد ول ذخیره نانوکامپوزیت ها با افزود ن نانوالیاف کیتین افزایش یافت. نتایج ریزنگارهای SEM نیز نشان د هند ه تغییر شکل شناسی نمونه ها با افزایش مقدار نانوکیتین است. کاهش قابل توجه بلورینگی پلیمر نیمه بلوری PEO در اثر افزایش نانوکیتین با آزمون پراش پرتو X (XRD) مشاهده شد . همچنین نتایج آزمون پراش پرتو X نشان د اد ، در مقاد یر کم نانوذرات به د لیل پراکنش یکنواخت نانوالیاف کیتین در بستر پلیمر، پیکی در الگوی پراش مشاهده نمی شود. نتایج آزمون DMTA نمونه های نانوکامپوزیتی افزایش مد ول حقیقی (''G) را با افزایش مقدار نانوکیتین نشان داد. همچنین، با افزایش مقدار نانوکیتین در نمونه ضریب اتلاف کاهش نشان د اد . بیشترین افزایش در مقاومت گرمایی و خواص گرمامکانیکی نانوکامپوزیت پلی اتیلن اکسید با %5 وزنی نانوکیتین حاصل شد .
    کلیدواژگان: نانوکیتین، نانوکامپوزیت، پلی اتیلن اکسید، خواص گرمامکانیکی، بلورینگی
  • صادق احسانی، میلاد مهرانپور *، علی اکبر یوسفی صفحات 255-268
    قیر ماده راه سازی مهمی بود ه که خواص آن بسیار مورد توجه است. اصلاح قیر با پلیمر موجب افزایش عمر روسازی های آسفالت می شود . برای اصلاح خواص مهند سی قیر از روش های فیزیکی و شیمیایی استفاده می شود . از این میان، روش های فیزیکی به د لیل ساد گی پرکاربرد تر هستند . از روش های فیزیکی اصلاح قیر استفاده از پلیمرهاست. پلی سولفید از پلیمرهایی بود ه که به تازگی مورد توجه پژوهشگران این صنعت قرار گرفته است. این پلیمر را می توان از ضایعات سنگین و هید روکربن های کلرد ار صنایع پتروشیمی نیز سنتز کرد که افزون بر کاهش هزینه های مربوط به اصلاح قیر، کمک شایانی به حل مشکل انباشتگی این ضایعات می کند . در این پژوهش، از پلیمر پلی سولفیدمایع ضایعاتی (waste liquid polysolfide polymer، WLPSP)، به تنهایی و همراه با نانوخاک رس برای اصلاح قیر استفاده شد . مقدار پلیمر اضافه شده به قیر 1، 3 و %5 بود . در نمونه هایی که دارای پلیمر و نانوخاک رس بودند ، مقدار نانوخاک رس ثابت و %2 بود . پلیمر WLPSP موجب افزایش دمای نرمی و کاهش درجه نفوذ قیر می شود که این موضوع خواص قیر را در دمای زیاد بهبود می بخشد . این آثار برای تمام نمونه های قیر پلیمری و آمیخته های قیر-پلیمر-نانوخاک رس و قیر-نانوخاک رس مشاهده شد . نمونه های اصلاح شده با نانوخاک رس و پلیمر و نانوخاک رس به تنهایی کاهش بیشتر درجه نفوذ را نشان د اد ند . با افزایش WLPSP به قیر، شاخص نفوذپذیری قیر افزایش یافت که نشان د هند ه کاهش حساسیت گرمایی قیرهای پلیمری و آمیخته های قیر-پلیمر-نانوخاک رس حاصل است.
    کلیدواژگان: پلی سولفید، قیر، نانوخاک رس، ضایعات، خواص مهند سی
|
  • Mojgan Mirzataheri, Ali Salimi, Behzad Sadeghi * Pages 183-196
    In recent years, different color indicators have been developed and utilized in smart packaging to better visualize the fruit shelf-life and its safety consumption date as well as to minimize the loss of agricultural products. In this study, a potassium permanganate solution-containing polyethylene nanocomposite film was prepared through melt mixing process as color indicator for smart packaging. Two kinds of silica nanoparticles of different surface hydrophobicity were incorporated in the LDPE films to study the effect of hydrophilicity of nanoparticles on the film barrier properties. The morphology and dispersion of nanoparticles were studied using SEM/EDX technique. The gas permeability, dynamic scanning calorimetry, melt flow index and mechanical properties were investigated to find an optimum formulation. The results of the oxygen barrier tests showed that the increase of nanoparticles loading in the polymer matrix increased the permeability up to 95% for the sample containing 5% hydrophilic silica. The hydrophilic nanosilica was well dispersed in the matrix and generated void channels which allowed to form a permeable polymer film. The presence of nanosilica did not alter the polymer crystallinity as well as the mechanical properties of the nanocomposite films. The melt flow index data showed that the silica/polyethylene nanocomposites could be produced with appropriate processability. The color indicator was then fabricated using potassium permanganate placed on a woven fabric. The whole colored fabric was then put within a sealed permeable polyethylene bag. The efficiency of the color indicator against ethylene gas has been measured for a duration of 10 days which is suitable in kiwi fruit packaging.
    Keywords: smart packaging, polyethylene, permeability, nanosilica, color indicator
  • Maliheh Mazaheriyan, Ali Dashti *, S. Mohammad Mehdi Mortazavi, Saied Ahmadjo Pages 197-205
    The effects of process conditions and their interactions on the catalyst activity in 1-hexene polymerization were studied with design of experiments by response surface methodology (RSM) using a commercial Ziegler-Natta (ZN) catalyst in the form of TiCl4/MgCl2/Di-n-butyl phthalate. The effect of different operational variables on the catalyst activity was examined by performing the primary experiments of 1-hexene polymerization. Among different operational variables, three variables including monomer concentration, polymerization temperature and cocatalyst/catalyst molar ratio (Al/Ti) were considered as the main parameters which affected the catalyst activity in the 1-hexene polymerization. The Box-Behnken model with three main parameters in three level responses for each factor was applied to analyze the parameter relationships. After demonstrating the reproducibility of the experimental results, the statistical analysis of experimental data showed that the monomer concentration and Al/Ti molar ratio affected the catalyst activity significantly. It was found that, at room temperature, by increasing the monomer concentration from 80.0 mmol to 239.9 mmol, the activity of the studied ZN catalyst increased from 75.2 to 265.1 gpoly(1-hexene)/gcat. In addition, by changing the Al/Ti ratio from 45.9 to 136.8, the catalyst activity increased from 145.2 to 265.1 gpoly(1-hexene)/gcat. The maximum activity of catalyst was obtained at the polymerization temperature around 25°C, and by increasing the temperature the activity of studied catalyst decreased. Based on the RSM, the best polymerization condition was obtained at a polymerization temperature of about 35°C, Al/Ti ratio of 136.8, and monomer concentration of 239.9 mmol, which resulted in maximum productivity of the catalyst.
    Keywords: 1-hexene polymerization, experimental design, response surface methodology, Ziegler-Natta catalyst, polyolefin
  • Mohammad Reza Manafi *, Pedram Manafi, Gholamreza Pircheraghi Pages 207-219
    Carbon nanotubes (CNTs) are a new class of nanomaterials that have gained special attention due to their unique properties such as excellent electrical and mechanical properties. Nanocomposite hydrogels, a novel category of hydrogels, have received great attention both in industry and scientific research because of their exceptional structural and mechanical properties. A nanocomposite aqueous dispersion based on poly(acrylamide-co-acrylic acid) and modified carbon nanotube was synthesized through in situ radical polymerization. Water can be a good candidate instead of toxic organic solvents for preparation of poly(AA-co-AM)/CNT nanocomposite aqueous dispersions. The rheological properties of the nanocomposites were significantly improved compared to those of pure copolymer samples. Modification of carbon nanotubes by acid was conducted to introduce hydroxyl and carboxyl groups on their surface in order to achieve a better dispersion behavior and suitable interactions between the nanoparticles and polymer matrix. Once the oxidation step was finished, amide functional groups were inserted into the CNT particles through amidation reaction. The surface modification reactions of CNT were tracked by FTIR and Raman spectroscopy techniques. FTIR and Raman spectra were utilized in order to investigate the dispersion behavior of nanoparticles and to confirm the formation of linkages between the nanoparticles and polymer matrix, respectively. In addition, the rheological features including viscoelastic behavior of samples, the sol-gel transition phenomenon, dynamic oscillatory frequency sweep and steady shear measurements were studied. Finally, the relationship between the improved rheological properties (modulus and viscosity) and the dispersion microstructures caused by dispersion of nanoparticles, formation of networks and interfacial interactions between Poly(AA-co-AM) macromolecular chains and CNT nanoparticles were determined.
    Keywords: poly(acrylamide -co-acrylic acid), functionalized carbon nanotube, radical insitu polymerization, rheology, water
  • Mohammad Reza Rostami Daronkola * Pages 221-233
    Different macromonomers having polyethylene glycol branches were synthesized via esterification reactions in various conditions. Quaternary polymers were prepared using synthesized macromonomers of polyoxyethylene acrylate and methacrylate with a PEG molecular weight of 600-3000 g/mol, and sodium acrylate, sodium methacrylate and sodium maleate. The superplasticizers were synthesized by free radical polymerization in water medium at 65-80oC. The recipe and polymerization conditions have a direct effect on the structure of superplasticizers. The structures of the synthesized quaternary polymers were characterized by 1H NMR, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and gel permeation chromatography (GPC) analyses. The efficiency of a superplasticizer depends on the size of main chain, the chemical structure of repeating unit, molar ratio of monomers, chain-to-ion molar ratio (B/I) and size of the branches. These structural parameters affect the geometrical restriction, adsorption and the interaction between the superplasticizer chains and cement particles. FTIR, thermal gravimetric analysis (TGA) and X-ray powder diffraction (XRD) methods were also used to characterize the effect of superplasticizer structure on the hydration reaction of the cement pastes. FTIR spectroscopy was used to explore the effect of superplasticizer structure such as branch length and chain-to-ion molar ratios on the structure of the hydrated calcium silicate gels, polysilicate (SiO4-2) and calcium hydroxide generated during 7 days hydration. The results of XRD indicated that the structure of superplasticizer affects the content of anhydrous phase and hydrated products during hydration. The increase of PEG branch length slightly increased the decomposition temperatures of the hydrated calcium silicate gels and calcium hydroxide crystals. Furthermore, the size of calcium hydroxide crystals changed with the superplasticizer branch size.
    Keywords: quaternary polymer, synthesis, superplasticizer, interaction, micronized cement particles
  • Soheil Dariushi *, Mojtaba Sadighi Pages 235-245
    Sandwich structures are widely used in aerospace, automobile, high speed train and civil applications. Sandwich structures consist of two thin and stiff skins and a thick and light weight core. In this study, the obligatory mandate of a sandwich plate contact constitutes a flexible foam core and composite skins with a hemispherical rigid punch has been studied by an analytical/empirical method. In sandwich structures, calculation of force distribution under the punch nose is complicated, because the core is flexible and the difference between the modulus of elasticity of skin and core is large. In the present study, an exponential correlation between the contact force and indentation is proposed. The coefficient and numerical exponent were calculated using the experimental indentation results. A model based on a high-order sandwich panel theory was used to study the bending behavior of sandwich plate under hemispherical punch load. In the first method, the force distribution under the punch nose was calculated by the proposed method and multiplied to deformation of related point in the loading area to calculate the potential energy of the external loads. In the second method, the punch load was modeled as a point force and multiplied to deformation of maximum indented point. The results obtained from the two methods were compared with the experimental results. Indentation and bending tests were carried out on sandwich plates with glass/epoxy skins and a styrene/acrylonitrile foam core. In the bending test, a simply support condition was set and in the indentation test the sandwich specimens were put on a rigid support. Indeed, in this position the punch movement was equal the indentation. The comparison between the analytical and experimental results showed that the proposed method significantly improved the accuracy of analysis.
    Keywords: contact law, sandwich plate, indentation, glass, epoxy composite, acrylonitrile Foam
  • Sanazgoli Javanbakht Ghahfarokhi, Alireza Shakeri *, Amir Zalnezhad Pages 247-254
    Because of wide applications of poly(ethylene oxide) (PEO) in various areas such as chemical, electrical and pharmaceutical industries, researchers have been focused to develop and improve the properties of this interesting polymer. To improve the mechanical and thermal properties of PEO some research works have been done. One way to improve the properties of this polymer is to add natural nanoparticles and producing the corresponding nanocomposites. In this research, a poly(ethylene oxide)/chitin nanofibrils (CFNs) nanocomposite was prepared at different CNFs loadings, and the effect of nanochitin on the properties of nanocomposite was investigated by different techniques. Nanochitin was prepared using a 1 wt% chitin suspension in water by a mechanical super-grinder, and the SEM images showed an average 50 nm diameter for the fibers obtained. Poly(ethylene oxide)/nanochitin (PEO/NFC) nanocomposites having 1, 3 and 5 wt% NFC were prepared via solution casting method using water as solvent. The dynamical mechanical thermal analysis (DMTA) and thermogravimetric analysis (TGA) results showed that the storage modulus and degradation temperature of the nanocomposites increased with NFC loading. The SEM images showed a considerable difference in the morphology of specimens. The X-ray diffraction (XRD) patterns revealed a remarkable reduction in crystallinity of the semi-crystalline PEO. The results of X-ray diffraction tests showed that at low loadings of nanochitin there was no peak in XRD diffractograms. The TGA results showed that with the addition of nanochitin to poly(ethylene oxide) the degradation temperature increased. The DMTA results showed an increase in the storage modulus (G') of the nanocomposites by increasing nanochitin loading. The maximum improvement in thermal and mechanical properties was observed at 5 wt% CFN loading.
    Keywords: nanochitin, nanocomposite, poly(ethylene oxide), thermomechanical properties
  • Sadegh Ehsani, Milad Mehranpour *, Ali Akbar Yousefi Pages 255-268
    Bitumen as a really important material road construction shows very attractive properties. Modification of bitumen by polymers increases the service life of the asphalt pavement. In order to improve the engineering properties of bitumen, both chemical and physical methods have been used which the physical methods, because of their simplicity, are more commonly employed. In physical modification, some materials such as polymers, are usually used. Polysulfide is one of the polymers that has recently attracted the interest of industries. It is interesting that this polymer which is made of heavy chlorinated petrochemical was tested to reduce the costs which are associated with bitumen modification as well as helping to alleviate the problem of waste accumulation. In this investigation, a polysulfide polymer derived from waste (waste liquid polysulfide polymer, WLPSP), in pure form and in combination with nanoclay was used to modify bitumen. The amounts of polymer added to the bitumen were 1, 3 and 5 weight percents. In the samples modified with both polymer and nanoclay, the amount of nanoclay was fixed at 2 wt%. The WLPSP polymer not only increased the softening point but also reduced the penetration of bitumen, resulting in improvement of the properties of bitumen at high temperatures. These effects could be observed for all samples of bitumen-polymer-clay and bitumen-nanoclay blends. The bitumen modified with nanoclay-polymer and nanoclay alone showed a further reduction in penetration upon WLPSP modification. The penetration index (PI) of bitumen increased, indicating a lower thermal sensitivity of modified bitumen.
    Keywords: polysulfide, bitumen, nanoclay, wastes, engineering properties